Skálázhatósági tesztek
Egyre több rajongó és hétköznapi felhasználó vált a RAID tömbökre, főként a megnövekedett teljesítmény miatt, mivel kevesen gondolnak az adattárolás megbízhatóságának javítására. Ezért a legtöbb telepített tömb mindössze két merevlemezből áll, amelyek egy RAID 0-ba vannak integrálva. De nem érdekelte, hogy a RAID-tömbök teljesítménye hogyan növekszik, ahogy a merevlemezek száma nő? Érdemes növelni a számukat? Ha a merevlemezek számának növekedése a "szűk keresztmetszet"? A fenti kérdések megválaszolásához úgy döntöttünk, hogy futtatjuk a RAID skálázási teszteket.
Célunk az volt, egyszerű, de ambiciózus: a teszt összes népszerű RAID módok minimális számú hajtások, majd fokozatosan növeli a meghajtók számát legfeljebb nyolc. Úgy gondoljuk, hogy így a lehető legtöbb merevlemezek PC-rajongók és a belépő szintű szerverek, mivel további növekedését igények speciális burkolatok vagy áthelyezni a külső eSATA elszakadhat. Ezen túlmenően, az átmenetet a szakmai RAID-vezérlő a portok számát szükséges több mint nyolc többcsatornás kábelek és drága berendezéseket, amelyeket néha „mini SAS”, ahelyett, hogy külön kábeleket merevlemez.
Vizsgálataink tartalmazzák az összes olyan eredményt, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy jó kompromisszumot találjunk az alkalmazások követelményei és a merevlemezek száma között. Megmértük a hozzáférési időt, az interfész teljesítményét, a maximális, a minimális és az átlagos olvasási és írási sebességeket. A tipikus forgatókönyvek, például fájlszerverek, webszerverek, adatbázis-kiszolgálók és munkaállomások számára I / O teljesítmény teszteket is tartalmaztak.
Nagyon könnyű létrehozni egy nagy sebességű RAID tömböt, amely mind a nagy I / O teljesítményt, mind a fantasztikus teljesítményt nyújtja. Mindössze annyit kell tenned, hogy az adatok másolata / írása a szükséges merevlemezek számával (vagy a vezérlő által támogatott). Alaplapok általában legfeljebb hat SATA portot támogatnak, amelyek támogatják az alapvető RAID módokat, és a professzionális vezérlők akár 8, 12, 16 vagy akár 24 portot is támogathatnak. De ne felejtsük el, hogy a RAID 0 tömb elveszt minden adatot, ha a merevlemezek legalább egyikének összetevője sikertelen. Mivel a RAID 0 alkalmas ideiglenes fájlok tárolására, de nem állandó.
Egy közös megközelítés a nagy teljesítményű és ugyanakkor megbízhatóság eléréséhez RAID 0 + 1 tömbök, amikor egy tömb tükrözi két vagy több meghajtó váltakozásával. Vagy a RAID 5, amely az összes merevlemezen tárolja az adatokat, kivéve az egyiket, és a vezérlő ezután kiszámolja a teljes tömb redundanciaadatait és tárolja azt a fennmaradó merevlemezen. De ez a merevlemez nem válik szűk keresztmetszetgé, a redundancia információt felváltva írja az összes rendelkezésre álló merevlemezre (különben RAID 3 tömböt kapunk). Ebben a cikkben megnézzük a RAID 0, a RAID 1 és a RAID 0 + 1.
RAID 0: csíkozás (nagy teljesítmény)
A, B, és C három különböző blokk azonos fájlban. Egy RAID 0 tömbben a vezérlő egy bizonyos méretű blokkokat (általában 8 - 32 KB) oszt el az összes rendelkezésre álló merevlemezen a tömbben. Így növelheti az írási és olvasási sebességet, de a RAID 0 érzékeny a meghajtók hibáira és meghibásodásaira. A RAID 0 két vagy több merevlemezzel működik.
RAID 1: tükrözés (nagy megbízhatóság)
A RAID 1 két merevlemezt igényel. A vezérlő egyszerre írja le az adatokat mindkét merevlemezre, vagyis az adatok teljes redundanciáját kapja. Ha egy merevlemez meghibásodik, akkor az összes adatot elmenti a második. A hibás meghajtó cseréje után a vezérlő visszaállítja a RAID 1 tömböt, néhány RAID-vezérlő felgyorsítja a RAID 1 olvasási sebességét, ha két merevlemezről egyszerre olvas le adatokat.
A RAID 1 a legegyszerűbb és leghatékonyabb módja a biztonságos tárolás létrehozásának. Mindössze két merevlemezre és egy egyszerű RAID módot támogató vezérlőre van szükség (általában az ilyen vezérlők beépülnek a 100 dolláros feletti alaplapra). A Windows telepítésekor az első lépésben be kell illeszteni az illesztőprogram hajlékonylemezét, hogy a telepítő felismerhesse a lemez tömböt. Ezután az operációs rendszer és a felhasználó számára a RAID tömb egy lemezre hasonlít. Ha mindent meg akar csinálni, akkor ésszerű a cserélhető mellékleteket 20-40 dolláros áron telepíteni. Lehetővé teszik, hogy könnyen és gyorsan cserélje ki a sikertelen merevlemezt. De légy óvatos, és ne húzza ki a munkást!
Egyes vezérlők tükrözhetik az adatokat egynél több merevlemezen, például három vagy akár négy. Ha olyan kedves, hogy az adatvédelmi biztos, akkor ne feledkezzünk minőségű áramellátás, szünetmentes áramforrás (UPS) elleni védelem feszültség tüskék, és stabil munkakörnyezet is. A merevlemezek jó hűtése növeli az élettartamukat. Ha ez nem elég, akkor igénybe a segítségével egy RAID 5 + 1, amely elvégzi a tükrözés RAID 5 redundancia. Úgy véljük azonban, hogy ezek a konfigurációk messze meghaladják a hétköznapi felhasználók igényeit.
RAID 0 + 1: tükrözés és átlapolás (nagy teljesítmény és megbízhatóság)
Egy RAID 0 + 1 konfigurációban egy tömböt először két vagy több meghajtó váltakozásával hoznak létre, amely után az egész struktúra tükrözi ezt a több további merevlemezt. Ennek eredményeként mind a tükrözés, mind a váltakozás egyszerre érhető el. A RAID 1 + 0 konfiguráció megfordul: először RAID 1 tömbök jönnek létre, majd a RAID 0 tömböt kombinálják. Nincs különbség a RAID 0 + 1 és a RAID 1 + 0 mód között. A legtöbb vezérlő általában támogatja a RAID 0 + 1-et.
A RAID 0 + 1 tömb RAID 0 konfigurációs teljesítményt biztosít, összekapcsolva a RAID 1 megbízhatóságával. Teljesen egyértelmű, hogy ez a konfiguráció legalább négy merevlemezt igényel. RAID 0 + 1-et teszteltünk négy, hat és nyolc merevlemezen.
Kattintson a képre a nagyításhoz.
Több RAID 0 merevlemez kombinációja hatékonyan növeli az olvasás és az írás sebességét. De valójában a növekedés nem lineáris, de mindegyik hozzáadott merevlemez még mindig a teljesítménynövekedést biztosítja, ami a cikkünk tesztjeinek szakaszában is látható.
Egyértelmű, hogy számának növelése merevlemezek javulásához vezet az adatátvitel és az I / O teljesítményt sebesség miatt tömb egyesíti sávszélesség és az I / O műveletek minden meghajtó. Azonban korlátozások még mindig ott van, és az első dolog, ami a RAID-vezérlő: nem minden termék képes átjutni a több száz megabájtnyi adat. A második korlátozás a vezérlő felülethez kapcsolódik. Ma vezérlők jellemzően, PCI-X interfész sebessége akár 533 Mb / s vagy PCI Express x4 (1 Gb / s egy út), és X1 (250 Mb / s egy út). Győződjön meg róla, hogy az interfész sávszélessége legalább 50% -kal magasabb, mint a feltételezett RAID tömb, mivel a tényleges interfész sebessége alacsonyabb.
Végül a merevlemezek száma általában hátrányosan befolyásolja a hozzáférési időt, mivel kis mennyiségű információra van szükség a RAID tömb összes merevlemezéből származó darabok összegyűjtéséhez. Minden egyes merevlemez-meghajtó a fejét bizonyos késleltetéssel fogja elhelyezni, így a fájl eléréséhez szükséges átlagos idő közelebb lesz a merevlemezek maximális elérési idejéhez. Végül a RAID protokoll késleltetést is jelent. Ezért a hozzáférési idő 12-14 ms-ról 20 ms-ra és magasabbra emelkedik.
Azonban a növekvő I / O kér egy sor gyors bypass egyetlen meghajtók, lesz funkciók, mint például a „natív” parancs sorban (NCQ), és a cache vezérlő. Adatbázisok esetében van értelme, hogy válasszon egy vezérlő egy nagy kapacitású cache memória (és biztonsági akkumulátor), javítva a eljutási idő csökkenthető a gyakran kért blokkokat.
Az alaplap. Kattintson a képre a nagyításhoz.
Tesztelje a merevlemezeket: Samsung SpinPoint T166, HD321KJ (320 GB)
A projekthez a merevlemezeket ésszerű teljesítményre vágytam. A Raptor WD1500 merevlemezeket 10 000 ford / percre tudtuk vinni, de más laboratóriumi projektek merevlemezek nélkül maradnának. Ezért úgy döntöttünk, hogy tömegpiaci meghajtókat, nevezetesen a Samsung SpinPoint T166-ot veszünk, mert kiváló átviteli sebességet kínálnak alacsony áron. Úgy döntöttünk, hogy nem veszi az 500 GB-os verziót (HD501LJ) a 320 GB-os modell kiválasztásával (HD321KJ). Az ok egyszerű: hetekig nem akartuk tesztelni! Különösen a magazin c't által kifejlesztett h2benchw vizsgálata hosszabb időt vesz igénybe, annál lassabb és nagyobb volumenű a hajtás.
A Samsung SpinPoint T166 egy modern vonal, amelynek orsósebessége 7.200 rpm, 8 MB gyorsítótár és SATA / 300 interfész NCQ támogatással. Bár a közeljövőben megjelenik egy új sor a SpinPoint HD102UJ, amelynek kapacitása akár 1 TB.
Vezérlő: Areca ARC-1220
Jelenleg a RAID vezérlők felülvizsgálatát készítjük el, így egy olyan modellt készítettünk, amely nagy teljesítményt nyújt. ARC-1220 vezérlőt Areca van felszerelve nyolc SATA / 300 port, támogatja az NCQ, és egy beépített 256 MB memória DDR SDRAM, és a számításokhoz a XOR / paritás az Intel IOP333 motort. Az interfész x4 PCI Express vezérlő, a magasság fele, így kis méretű rackbe szerelhető szervereken telepíthető.
Ezt a kártyát az egyszerű működés és a RAID-tömbök gyors inicializálásának érdekében választottuk ki. Mindazonáltal biztosak vagyunk benne, hogy a legtöbb 8-portos SATA RAID vezérlő a legrosszabbul sem fog megbirkózni a feladattal.
Rendszer hardver
Minden tesztet az alapértelmezett vezérlő beállításokkal végeztünk.
A tesztelés benyomások
Mindegyik tesztet a Samsung HD321KJ meghajtók számával kettőről nyolcra, de összesen 80 GB-ra végeztük. Nem kezdtük el teljesíteni a 320 GB-ot a merevlemezen, és szeretnénk csökkenteni a tesztek idejét. Ennek eredményeként csökkent a tesztelési idő, és a merevlemezek maximális teljesítményen dolgoztak, mivel nem rögzítették azokat a belső sávokat, amelyek a legkisebb sebességgel rendelkeznek.
Egyetlen RAID konfigurációval végzett teszt során négy-hat órát vettünk igénybe, beleértve a sávszélességet, a hozzáférési időt és az I / O teszteket. A RAID 0 kivételével a tömbök minden típusára körülbelül 20 percre volt szükség az inicializáláshoz.
Találtunk egy furcsa jellemzőt a tápegységre vonatkozóan. Először több merevlemezt csatlakoztunk egy hálózati vonalhoz. A konfiguráció jól működött, hiszen a merevlemezek elég erővel rendelkeztek, és nem találtunk problémát. A RAID tömbben azonban egy merevlemez a tesztek során nem sikerült. Az ok, amiért számítottuk a merevlemezt, de miután megismételtük a problémát, a szabályozó kezdett hibáztatni. Ezután a merevlemezek erejét három különböző vonalra osztottuk, és a probléma eltűnt.
Bár egy HD321KJ merevlemez átlagos elérési ideje 14 ms-nál hosszabb, még kevesebb hozzáférési időnk is van, mert csak 80 GB rendelkezésre álló 320 GB-ot használtunk. Azonban a protokoll költségei és a fej pozíciójának eléréséhez szükséges idő nagyon jelentős, a hozzáférési idő nő a meghajtók számának növekedésével. A 30 ms maximális eredményt nem lehet gyorsnak nevezni, de az I / O teljesítményét nagyban befolyásolja a nagy késések.
Interfész áteresztőképesség
A grafikon jól mutatja, hogy a RAID tömbök milyen mértékben vannak méretezve a merevlemezek hozzáadásakor. Azonban a sávszélesség már nem nő, miután hozzáadta az ötödik merevlemezt a RAID 0 tömbhöz. Nyilvánvaló, hogy rendszerünk egyik komponense szűk keresztmetszet. Akár RAID vezérlő, akár alaplap, de 6, 7 és 8 merevlemezzel nem kaptuk meg a várható növekedést. Elméletileg a PCI Express x4 interfész mindkét irányban 1 GB / s-ot tud továbbítani.
Az írási sebesség határozottan alacsonyabb, mint az olvasási tesztben elért maximális eredmények. Amint látja, a vezérlő nem képes 275 MB / s fölötti sebességet szállítani.
I / O teljesítmény (RAID 0)
Az I / O teljesítmény az Areca vezérlő erőssége, mivel mindegyik hozzáadott merevlemez megnöveli szinte lineárisan.
I / O teljesítmény (RAID 0 + 1)
A nagy teljesítményű RAID-tömb ideális környezetének létrehozása nem olyan egyszerű. Nem elegendő csupán az összetevők kivétele és összeszerelése a rendszerbe. A rendszer egy munkaállomás-szintű RAID-vezérlő Areca ARC-1220 papíron tökéletesen néz ki, de ez a „ki a gőzt” a sávszélessége 500 MB / s interfész kevesebb, mint 400 MB / s olvasási és 275 MB / s írásra. Ez a rendszer már öt merevlemezen lévő belső szűk keresztmetszeteken nyugszik. Azonban úgy tűnik számunkra, hogy a RAID 0-ra optimalizált RAID-konfiguráció egy másik platformon még jobb lesz. A második részben a felülvizsgálat, azt fogja mutatni, hogy a Areca vezérlő jól illeszkedik a RAID 5 tömbök és RAID 6 helyett RAID 0 és RAID 1.
Vizsgálati rendszereink ideális alapot szolgáltattak az I / O tesztek kiváló eredményeihez, amikor minden további merevlemez növelte a teljesítményt. Nyilvánvaló, hogy az Areca ARC-1220 alkalmas adatbázis-kiszolgálókra vagy nagy I / O terhelésű környezetekre.
Bár az adatátviteli sebesség jóval a fél tucat meghajtó küszöbértékéhez igazodik, az átlagos hozzáférési idő romlik. Az egyes meghajtók fejének helyétől függően a RAID tömb elérési ideje megközelíti az összes meghajtó leghosszabb hozzáférési idejét, és a protokoll késleltetése hozzájárul. Ennek eredményeképpen a sok merevlemez-meghajtó tömbje nem mindig ésszerű a csúcskategóriás PC számára a rajongók számára. A közeljövőben a nagy teljesítményű tömbök számára a szilárd állapotú tárolás ésszerű választásnak tekinthető. Addig is ajánljuk a WD Raptor 1000 ford./perc sebességű merevlemez-meghajtókat, bár ez sokkal többet fog fizetni.